基于DSP的多通道子带滤波器组设计_孙亮.pdf

广播与电视技术 2023年 第50卷 第3期90无线覆盖 Wireless Coverage传输覆盖基于DSP的多通道子带滤波器组设计【摘 要】针对中波DX发射机模拟信号处理中频率响应偏高的补偿问题，本文设计了多通道滤波器组，利用该滤波器组特性，实现对信号的多频段分组。针对发射机不同频段的频率响应特性可实现频响补偿。在MATLAB软件平台进行仿真实现滤波器组的设计，基于DSP实现程序的硬件实现。通过实测表明，该多通道滤波器组可以有效实现对不同频段信号的近似重建，进而为系统频响补偿提供基础。【关键词】多通道，滤波器组，DSP，信号仿真，信号重建【中图分类号】TN713 【文献标识码】A 【DOI编码】10.16171/ki.rtbe.20230003017【本文献信息】孙亮.基于DSP的多通道子带滤波器组设计J.广播与电视技术，2023,Vol.50(3).Design of Multi-channel Subband Filter Banks Based on DSPSun Liang(Station 561,NRTA,Jiangxi 330000,China)Abstract In order to solve the compensation problem of high frequency response in the analog signal processing of the medium wave DX transmitter,this paper designs a multi-channel filter bank,which takes advantage of the filter bank characteristics to realize the multi-band grouping of the signal.Frequency response compensation can be realized according to different frequency response characteristics transmitter.The simulation of the design of the filter bank is carried out on MATLAB software platform,and the hardware implementation of the program is realized based on DSP.Experiments show that the multi-channel filter bank can achieve approximate reconstruction of signals in different frequency bands effectively,thus providing the basis for the system frequency response compensation.Keywords Multi-channel,Filter bank,DSP,Signal simulation,Signal reconstruction孙亮(国家广播电视总局五六一台，江西 330000)0 引言中波 DX 发射机调制实现采用的是模拟域信号处理方法，通过不同模拟运放及逻辑控制实现对模拟输入音频信号的处理。由于采用模拟处理方法导致发射机频率响应特性偏高，本文主要针对频率响应补偿需要将不同频段信号进行划分，研究设计了多通道滤波器组，完成对不同频段信号的划分和近似重建，为系统频响补偿提供基础，从而实现对发射机的频率响应补偿。1 多通道滤波器的原理概述目前，常见的多通道滤波器通常由分析滤波器组、上/下采样器、合成滤波器组构成，如图 1 所示。图 1 中(),(01)iHziM-(),(01)iG ziM-M M ()x n()iHz()x n()ix n()ix n()iu n()iu n()x n()mvn hm nx()h,mmnvnx=h(0),(1),(1)TmmmmhhhN=-x(),(1),(1)Tnx n x nx nN=-12v(),(),()TnMv n vnvn=12v h,x,h,x,h,xPxTnnnMnn=MM -=)1()1()0()1()1()0()1()1()0(P222111NhhhNhhhNhhhMMM ()mvn()mwn =其他为整数0,)()(llRnnvnwmm 12w(),(),()TnMw n wnwn=1110()()()()()MMNmmmmmmix nwngmgi wni-=*=-00()()Hz Hz 00()()h n h n MM-2M()jwkHe，是分析滤波器组，(),(01)iHziM-(),(01)iG ziM-M M ()x n()iHz()x n()ix n()ix n()iu n()iu n()x n()mvn hm nx()h,mmnvnx=h(0),(1),(1)TmmmmhhhN=-x(),(1),(1)Tnx n x nx nN=-12v(),(),()TnMv n vnvn=12v h,x,h,x,h,xPxTnnnMnn=MM -=)1()1()0()1()1()0()1()1()0(P222111NhhhNhhhNhhhMMM ()mvn()mwn =其他为整数0,)()(llRnnvnwmm 12w(),(),()TnMw n wnwn=1110()()()()()MMNmmmmmmix nwngmgi wni-=*=-00()()Hz Hz 00()()h n h n MM-2M()jwkHe (),(01)iHziM-(),(01)iG ziM-M M ()x n()iHz()x n()ix n()ix n()iu n()iu n()x n()mvn hm nx()h,mmnvnx=h(0),(1),(1)TmmmmhhhN=-x(),(1),(1)Tnx n x nx nN=-12v(),(),()TnMv n vnvn=12v h,x,h,x,h,xPxTnnnMnn=MM -=)1()1()0()1()1()0()1()1()0(P222111NhhhNhhhNhhhMMM ()mvn()mwn =其他为整数0,)()(llRnnvnwmm 12w(),(),()TnMw n wnwn=1110()()()()()MMNmmmmmmix nwngmgi wni-=*=-00()()Hz Hz 00()()h n h n MM-2M()jwkHe 是合成滤波器组，(),(01)iHziM-(),(01)iG ziM-M M ()x n()iHz()x n()ix n()ix n()iu n()iu n()x n()mvn hm nx()h,mmnvnx=h(0),(1),(1)TmmmmhhhN=-x(),(1),(1)Tnx n x nx nN=-12v(),(),()TnMv n vnvn=12v h,x,h,x,h,xPxTnnnMnn=MM -=)1()1()0()1()1()0()1()1()0(P222111NhhhNhhhNhhhMMM ()mvn()mwn =其他为整数0,)()(llRnnvnwmm 12w(),(),()TnMw n wnwn=1110()()()()()MMNmmmmmmix nwngmgi wni-=*=-00()()Hz Hz 00()()h n h n MM-2M()jwkHe 和(),(01)iHziM-(),(01)iG ziM-M M ()x n()iHz()x n()ix n()ix n()iu n()iu n()x n()mvn hm nx()h,mmnvnx=h(0),(1),(1)TmmmmhhhN=-x(),(1),(1)Tnx n x nx nN=-12v(),(),()TnMv n vnvn=12v h,x,h,x,h,xPxTnnnMnn=MM -=)1()1()0()1()1()0()1()1()0(P222111NhhhNhhhNhhhMMM ()mvn()mwn =其他为整数0,)()(llRnnvnwmm 12w(),(),()TnMw n wnwn=1110()()()()()MMNmmmmmmix nwngmgi wni-=*=-00()()Hz Hz 00()()h n h n MM-2M()jwkHe 分别为上采样器和下采样器。多通道滤波器的基本原理为，输入信号经过频带分离、子带信号处理、信号重构完成整个滤波器的信号处理。由图1 可以看出，x(n)为输入信号，经过分析滤波器 Hi(z)后，x(n)信号被分解成子带信号 xi(n)，子带信号 xi(n)经过信号编码、图1 多通道滤波器的结构组成广播与电视技术 2023年 第50卷 第3期91Wireless Coverage 无线覆盖传输覆盖信号压缩、传输处理后输出 ui(n)，ui(n)经过合成滤波器进行信号重构，最终输出信号(),(01)iHziM-(),(01)iG ziM-M M ()x n()iHz()x n()ix n()ix n()iu n()iu n()x n()mvn hm nx()h,mmnvnx=h(0),(1),(1)TmmmmhhhN=-x(),(1),(1)Tnx n x nx nN=-12v(),(),()TnMv n vnvn=12v h,x,h,x,h,xPxTnnnMnn=MM -=)1()1()0()1()1()0()1()1()0(P222111NhhhNhhhNhhhMMM ()mvn()mwn =其他为整数0,)()(llRnnvnwmm 12w(),(),()TnMw n wnwn=1110()()()()()MMNmmmmmmix nwngmgi wni-=*=-00()()Hz Hz 00()()h n h n MM-2M()jwkHe。通过信号处理，可以得出多通道滤波器组的工作过程主要包括 3 个阶段，第 1 阶段为信号的分析滤波，第 2 阶段为信号的上/下采样，第 3 阶段为信号的合成滤波。1.1 分析滤波器模块在第 n 时刻的第 m 个分析滤波器中，其输出 vm(n)等于该分析滤波器系数的向量 hm和输入信号 xn的内积，可表示为：()h,mmnvnx=h(0),(1),(1)TmmmmhhhN=-x(),(1),(1)Tnx n x nx nN=-12v(),(),()TnMv n vnvn=12v h,x,h,x,h,xPxTnnnMnn=MM -=)1()1()0()1()1()0()1()1()0(P222111NhhhNhhhNhhhMMM ()mvn()mwn =其他为整数0,)()(llRnnvnwmm 12w(),(),()TnMw n wnwn=1110()()()()()MMNmmmmmmix nwngmgi wni-=*=-00()()Hz Hz 00()()h n h n MM-2M()jwkHe （1.1）其中：(),(01)iHziM-(),(01)iG ziM-M M ()x n()iHz()x n()ix n()ix n()iu n()iu n()x n()mvn hm nx()h,mmnvnx=h(0),(1),(1)TmmmmhhhN=-x(),(1),(1)Tnx n x nx nN=-12v(),(),()TnMv n vnvn=12v h,x,h,x,h,xPxTnnnMnn=MM -=)1()1()0()1()1()0()1()1()0(P222111NhhhNhhhNhhhMMM ()mvn()mwn =其他为整数0,)()(llRnnvnwmm 12w(),(),()TnMw n wnwn=1110()()()()()MMNmmmmmmix nwngmgi